《25晶体电光效应》由会员分享，可在线阅读，更多相关《25晶体电光效应（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、晶体电光效应一、实验目的1、测量LN晶体的半波电压；2、观察电光调制器的工作性质二、实验原理电场施加在晶体上，会使晶体的折射率发生变化，这种现象称之为电光效应。下图为晶 体电光调制原理示意图。图中起偏器P偏振化方向平行于晶体的X轴，且与检偏器正交，波长为人的光束沿z轴(光 轴)入射，电场方向平行于x轴，x、y为晶体的感应轴，与x、y轴成n / 4角。当光束通 过长为l的晶体后，偏振光x、y两分量间产生位相差P，2兀 /、7 2 兀“1(1)甲二(n n )1 二 冋 V入xy,入 o 22 式中n0，r22和分别为晶体的O光折射率，电光系数及厚度，V为施加的直流电压。当C =n 时，施加的电压
2、称为半波电压Vn因此时偏振光x.y两分量间产生的光程差为人/2。由式 (1)d(2)V 二(九/2加丫 )兀o 22 l则位相差P可表为V =K -V兀(3)偏振光 x.y 两分量复振幅可分别写为E (1)二 A xE (1) = Ae-gy通过检偏器的出射光，是此两分量在y轴上投影之和(E ) = A2e-1)y o(4)(5)相应的输出光强I可写成I x (E )*(E )o y o yA2=()(e吶-l)(ed -1) = 2A2 sin2申 /2 2光强透过率=sin2(!|) = sin2(2)。兀一九由上式知透过率与电压的关系是非线性的。为了进行线性调制，在调制光路中加入一个一波
3、4片，使其光轴与 OP 成 45，则I1兀兀V1兀V(7)o = sin2(+) =1+ sin()I2 2V2Vi兀兀式中为V直流偏压，V sinw t为交流调制信号。从上式可知，改变V或V，输出特性将0 m 0 m随之变化。当V = V /2，且VV时，式(7)可近似为0 nm nI1M 兀V (8)o = 1+m sin co t I2Vmin即T-V sinw t,此时调制器输出波形频率和调制频率相同，即线性调制。m三、实验仪器LN 晶体横向电光调制器，电光效应仪，示波器。JHe-Ne激光器光电探测器示波器LN晶体光屏起偏器激光管检偏器波片光具座5 I iZaJiaax/ -Cl 1!
4、厂1厂1IJ Q光电谕；V监测光功率静音解调喇叭光功率(O1W 接收信号休电光鹼:应仪电源调制信专 内=外 Q 、信号源外接信号调节示示出 显显示输 关压压显号 开电电制 电直交! 胆电光效应仪面板图四、实验步骤1、光路的调节1首先将起偏器 P 与检偏器 A 调节成相互垂直（即偏振方向相互正交），此时透过 A 的光强应为最小（如果P和A都是理想的话，则应无光通过）。2. 将装有LN晶体的支架放在P与A之间，调节LN支架，使LN晶体的光轴（z轴）与 激光束平行。方法为：在A之后放一白纸，可看到，由于锥光干涉产生的十字阴影，使激光 束处在黑十字阴影的正中时，就可以认为大体调好了。3. 调节LN晶体
5、的感应主轴x和y与P和A的偏振方向成45夹角。调节方法可参 考如下步骤：首先在晶体上加上直流电压（约50V），然后使P和A向同一方向转过同样的 角度，直到通过A的光强为最小时为止，记下此时P和A度盘上的角度值。这时外加电压的 变化不能改变透过A的光强。这样P和A的方向与x和y轴平行。然后当需要测量半波 电压时，就使 P 和 A 向同一方向转过 45，这样就调节完了。4. 将入/4波片加入光路，在P和A的方向与X 和Y 轴平行的状态下，当晶体上不 加电压时，旋转入/4波片，使透过A的光强最小，此时波片的光轴与P平行或者成90。 记下此时波片刻度盘上的角度值。5当需要将调制器的工作点放在如图3中的
6、B点处，就将入/4波片旋转45。2、测LN晶体的半波电压。（1）在光路调好的前提下，将光电探测器接于一光电输入端开关指向光功率。（2）将LN接于一输出端。（3）打开电源开关,则数显表亮。（4）调节直流电压从0伏到约300V，每 步间隔10V,记录每步光功率I显示）及oV （直流电压）数据。根据此组数据画出 LN 晶体 IoV 曲线图，由图确定 LN 晶体o 的半波电压。2.观察电光调制器的工作性质。（1）将一输出端直流电压调为零，再将 LN接于一输出端。（2）将示波器连接于一监测端，开关指 向调解。（3）将入/4波片加入光路，调节交变电压，在示波器上观察被交变电压调制的光强波形, 看一看在什么
7、情况下会发生畸变，畸变波形的特点是什么？（4）调节交变电压至一合适值，分别将工作点调到图 3 中的 B 点和 O 点处，在不同工作点 上观察输出光强的波形。看看会发生什么现象？3. 语音信号传递(1) 将一输出端交流电压调为零，再将LN接于一输出端。(2) 将示波器连接于一监测端，同时将开关置“解调、喇叭”位置。(3) 调制信号一信号源开关置“内”位置，就可在示波器上看到语音信号的波形，同时 听到语音信号。将一信号源开关置“外”位置，从一外接信号端输入自备的音频信号(收音机或录音机 信号)。就可在示波器上看到音频信号的波形，同时听到自备的音频信号。五、数据表格电压(V)010203040506
8、0708090光强Io电压(V)100110120130140150160170180190光强Io电压(V)200210220230240250260270280290光强Io六、数据处理方法和要求根据数据，以V为横坐标、Io为纵坐标作图，依次读出峰值与谷值对应的电压值V1, V2,， 则相邻值的差即为半波电压。用逐差法处理，求半波电压。七、注意事项1、开机、关机前及更换LN晶体所加电压时，均应将和中的电压调节旋纽逆时针旋到 底，使和的数显表指示为零，避免触电。2、连接晶体的电缆线两夹头不允许短接，避免造成仪器短路。3、220V，50Hz 电源应稳定，如果有较大的波动，需配置交流稳压器及房间内不能有强空气 对流，否则会引起氦氖激光器输出功率的波动，对测量半波电压不利。八、思考题1、从加直流电压前后屏上显现的晶体出射光强的变化，可判定晶体产生电光效应，其理由 何在。2、电光晶体调制器应满足什么条件方能使输出波形不失真。
